(57)【要約】  ６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／又は４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む六フッ化マンガン酸カリウム（Ｋ２ＭｎＦ６）組成物。この組成物、並びに組成物から形成された発光体を含む照明器具、背景光ユニット、及び電子デバイスを提供する方法も提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、
５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、
１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、或いは
４０ｐｐｍ以下のカルシウム
の１種又は複数を含む六フッ化マンガン酸カリウム（３００）（Ｋ２ＭｎＦ６）組成物。
【請求項２】
１種又は複数の１３族元素がアルミニウムである、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
１種又は複数の遷移金属が、鉄、銅、クロム、白金、ジルコニウム、ニッケル、バナジウム、コバルト、又はチタンの１種又は複数である、請求項１記載の組成物。
【請求項４】
１種又は複数の遷移金属が鉄である、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
１種又は複数の遷移金属が白金である、請求項１記載の組成物。
【請求項６】
１種又は複数の遷移金属が銅であり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が４ｐｐｍ以下の銅を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項７】
１種又は複数の遷移金属がクロムであり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が１０ｐｐｍ以下のクロムを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項８】
１種又は複数の遷移金属がニッケルであり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が１０ｐｐｍ以下のニッケルを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項９】
１種又は複数の遷移金属がジルコニウムであり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が６ｐｐｍ以下のジルコニウムを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
請求項１記載の六フッ化マンガン酸カリウム（３００）組成物から形成された又は誘導された発光体（５０６）を含む照明器具（５００）。
【請求項１１】
請求項１記載の六フッ化マンガン酸カリウム（３００）組成物から形成された又は誘導された発光体（５０６）を含む背景光ユニット（６０４）。
【請求項１２】
請求項１記載の六フッ化マンガン酸カリウム（３００）組成物から形成された又は誘導された発光体（５０６）を含む背景光ユニット（６０４）を含む電子デバイス（６００）。
【請求項１３】
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）（Ｋ２ＭｎＦ６）及び１種又は複数の不純物を含む第１の溶液を得ること；
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を濾過して濾液を形成すること；並びに
濾液を結晶化させることにより、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）を１種又は複数の不純物から分離すること
を含む方法。
【請求項１４】
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物の第１の溶液の濾過が、１種又は複数のフィルターを通して第１の溶液を真空濾過して濾液を形成することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）を１種又は複数の不純物から分離することが：
濾液を冷却すること；
濾液を上昇した温度で飽和させて、その後濾液を冷却すること；
フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（４０２）（ＫＨＦ２）の１種又は複数のフッ化水素酸（３０２、４０４）中の第２の溶液を濾液に加えて、第２の溶液中の濾液を、１種又は複数のフィルターに通して真空濾過すること；又は
貧溶媒を濾液に加えること
の１つ又は複数を含む、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、精製された六フッ化マンガン酸カリウム及び六フッ化マンガン酸カリウムを精製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
六フッ化マンガン酸カリウム（Ｋ２ＭｎＦ６）は、マンガンドープ六フッ化ケイ酸カリウム（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）などの発光体材料を創るために使用することができる。六フッ化マンガン酸カリウムは、数通りの異なるやり方で合成することができるが、これらの合成プロセスは、最終の材料中に汚染物質又は不純物を生じ得る。
【０００３】
六フッ化マンガン酸カリウムの合成における汚染物質又は不純物は、六フッ化マンガン酸カリウムを使用して創られるマンガンドープ六フッ化ケイ酸カリウムを含む発光体の性能及び信頼性を低下させ得る。例えば、アルミニウム、カルシウム、クロム、銅、鉄、ナトリウム、ニッケル、及び／又はジルコニウムの存在は、六フッ化マンガン酸カリウムを使用して創られたマンガンドープ六フッ化ケイ酸カリウムを含む発光体のルミネッセンスを低下させ得る。幾つかの既存の処理方法は、これらの不純物の一部を六フッ化マンガン酸カリウムから濾過することができるが、これらの方法が、全ての又は実質的に全ての不純物を除去することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第２０１５／１６６８８７号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態において、六フッ化マンガン酸カリウム（Ｋ２ＭｎＦ６）組成物が提供される。組成物は、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む。任意選択で、組成物は、３ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、２６０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、７ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは２０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む。
【０００６】
一実施形態において、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む六フッ化マンガン酸カリウム組成物から形成された発光体を含む照明器具が提供される。
【０００７】
一実施形態において、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む六フッ化マンガン酸カリウム組成物から形成された発光体を含む背景光ユニットが提供される。
【０００８】
一実施形態において、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む六フッ化マンガン酸カリウム組成物から形成された発光体を含む背景光ユニットを含む電子デバイスが提供される。
【０００９】
一実施形態において、方法は、六フッ化マンガン酸カリウム（Ｋ２ＭｎＦ６）及び１種又は複数の不純物を含む第１の溶液を得ること、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を濾過して濾液を形成すること、並びに濾液を結晶化させることにより、六フッ化マンガン酸カリウムを１種又は複数の不純物から分離することを含む。
【００１０】
本明細書に記載された主題は、下に貼付した図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の記載を読むことにより、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一例により、フッ化水素酸中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を例示する図である。
【図２】六フッ化マンガン酸カリウムを精製する方法の一実施形態のフローチャートを例示する図である。
【図３】濃縮された溶液を形成するために、精製されるべき量の六フッ化マンガン酸カリウムをフッ化水素酸に混合することを例示する図である。
【図４】一実施形態による、フッ化水素酸中におけるフッ化水素カリウムの溶液の形成を例示する図である。
【図５】照明器具の一例を例示する図である。
【図６】電子デバイスの一例を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書に記載される本発明の主題は、前駆体から不純物を低減又は排除することにより発光体前駆体を精製するためのプロセスを提供する。これにより、前駆体から形成される、品質のより高い発光体を生ずることができる。前駆体から形成される発光体は、式：
Ａｘ［ＭＦｙ］：Ｍｎ４＋      （Ｉ）
（式中、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、又はそれらの組合せであり；Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｇｄ、又はそれらの組合せであり；ｘは［ＭＦｙ］イオンの電荷の絶対値であり；ｙは５、６又は７である）
により表すことができる。
【００１３】
発光体前駆体は、Ｋ２ＭｎＦ６（ＰＦＭとも称する）であってもよく、それは、炉及び流動するフッ素を利用する固体状態の反応を使用して合成することができる。フッ素ガスは強い酸化剤である。フッ素ガス（Ｆ２）は、ＫＦ又はＫＨＦ２の存在下で、上昇した温度で使用されて、Ｍｎ２＋又はＭｎ３＋をＭｎ４＋に酸化して、発光体を合成することができる。任意選択で、その場で発生されたフッ素ガスを使用して、電気分解設備中で、Ｍｎ２＋又はＭｎ３＋をＫＦ又はＫＨＦ２と共に含有するＨＦ酸溶液を使用して発光体を合成することもできる。別の実施形態では、Ｍｎ２＋又はＭｎ３＋をＫＦ又はＫＨＦ２と共に含有するＨＦ酸溶液中の懸濁液に、フッ素ガスを泡立てる。フッ素ガスは、ＭｎイオンをＭｎ４＋に酸化して、カリウム塩の存在に基づいて発光体前駆体（例えば、ＰＦＭ）として沈殿させる。この反応は：
２ＫＦ（ｓ）＋ＭｎＦ２（ｓ）＋Ｆ２（ｇ）→Ｋ２ＭｎＦ６（ｓ）
と表すことができる。
【００１４】
任意選択で、前駆体（例えば、六フッ化マンガン酸カリウム）を合成するための電気分解沈殿反応は、以下の反応を使用して実施することができる：
Ｍｎ２＋→Ｍｎ４＋＋２ｅ−（Ｐｔ陽極）
ＭｎＦ４＋２ＫＦ→Ｋ２ＭｎＦ６
電気分解合成プロセスは、マンガンの供給源、Ｍの供給源及びＡの供給源を含む反応溶液を電気分解することを含み、ここで、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、又はそれらの組合せであり；Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｇｄ、又はそれらの組合せである。反応溶液は、構成要素（例えば、マンガンの供給源、Ｍの供給源、及びＡの供給源）をフッ化水素酸水溶液中で混合することにより調製することができる。電気分解は、電解室中で反応溶液に電流を通すことにより実施される。
【００１５】
マンガンの適当な供給源は、４価のマンガン（Ｍｎ４＋）を直接提供するか又はフッ化水素酸水溶液中で別の化合物を変換して、４価のマンガン（Ｍｎ４＋）を提供することができる化合物である。幾つかの実施形態において、マンガンの供給源は、２価の状態（Ｍｎ２＋）、３価の状態（Ｍｎ３＋）、４価の状態（Ｍｎ４＋）、５価の状態（Ｍｎ５＋）、６価の状態（Ｍｎ６＋）又はそれらの組合せでマンガンを提供する化合物である。幾つかの場合に、化合物は、混合した原子価の状態でマンガンを有する。マンガンの適当な供給源の例は、フッ化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＦ２）、フッ化マンガン（ＩＩＩ）（ＭｎＦ３）、塩化マンガン（ＩＩＩ）（ＭｎＣｌ３）、塩化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＣｌ２）水和物、酸化マンガン（ＭｎＯ２）及びそれらの組合せを含む。特定の実施形態において、マンガンの供給源はＭｎＯ２、ＭｎＦ２又はＭｎＦ３である。他の例は、酢酸マンガン、炭酸マンガン及び硝酸マンガンである。
【００１６】
この合成プロセスは、マンガンを４価の状態以外の酸化状態で有する化合物の使用を可能にする。マンガンを２価の状態、３価の状態、５価の状態、６価の状態又は混合した原子価の状態で提供する化合物が、式Ｉの発光体を調製するための出発原料として使用され得る。これらの化合物の大部分は、容易に入手することができて、環境条件で不活性なので取り扱いが容易である。幾つかの実施形態において、マンガンは元素状の形態であり、即ちマンガン金属を使用することができる。幾つかの実施形態において、出発原料は、マンガンを４価の状態で提供する化合物であってもよい。
【００１７】
Ａの供給源は塩であってもよく、Ａ＋に対応するアニオンは、フッ化物イオン、塩化物イオン、酢酸イオン、塩化物イオン、シュウ酸イオン、リン酸二水素イオン、又はそれらの組合せである。特に、アニオンはフッ化物イオンである。適当な材料の例には、ＫＦ、ＫＨＦ２、ＬｉＦ、ＬｉＨＦ２、ＮａＦ、ＮａＨＦ２、ＲｂＦ、ＲｂＨＦ２、ＣｓＦ、ＣｓＨＦ２、及びそれらの組合せが含まれる。特定の実施形態において、アニオンはフッ化物イオンであり、ＡはＫを含む。
【００１８】
Ｍの供給源は、フッ化水素酸に可溶である化合物であってもよい。前に記載されたように、幾つかの実施形態において、元素Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ又はそれらの組合せである。特定の実施形態において、ＭはＳｉである。Ｓｉの適当な供給源の例には、Ｈ２ＳｉＦ６、Ａ２ＳｉＦ６、ＳｉＯ２、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ（ＯＡｃ）４、テトラエチルオルトシリケート（Ｓｉ（ＯＥｔ）４）及びそれらの組合せが含まれる。Ｓｉ供給源の特定の一例は、Ｈ２ＳｉＦ６である。Ｇｅの適当な供給源の例には、ＧｅＣｌ４、Ｇｅ（ＯＥｔ）４、Ｇｅ（ＯＰｒ）４、Ｇｅ（ＯＭｅ）４、ＧｅＯ２及びそれらの組合せが含まれる。Ｔｉの適当な供給源の例には、Ｈ２ＴｉＦ６、Ａ２ＴｉＦ６、ＴｉＯ２、ＴｉＣｌ４、Ｔｉ（ＯＡｃ）４、Ｔｉ（ＯＥｔ）４及びそれらの組合せが含まれる。Ｔｉの供給源の特定の一例はＨ２ＴｉＦ６である。
【００１９】
幾つかの実施形態において、Ｍの供給源及びＡの供給源は、マンガンの供給源と共に同時にフッ化水素酸水溶液に加えられて、反応溶液を形成する。反応溶液は、その後、本明細書に記載されるように電気分解される。
【００２０】
電気分解は、陽極及び陰極を有する電解室で実施することができる。フッ化水素酸中で化学的に安定な任意の適当な導電性材料を、電極として使用することができる。電極として適当な幾種類かの金属は、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、又はそれらの組合せである。一実施形態では、白金電極が使用される。幾つかの他の実施形態は、Ｐｔ−１０％Ｒｈを含む。非金属電極の例はグラファイトである。一実施形態において、電力供給は、約３ボルトの電圧で約０．７５アンペアの電流を通すための電極に接続されて、電気分解を実施する。反応溶液は、電気分解中連続的に攪拌することもできる。電気分解完了後、懸濁液が得られ、それは濾過されて、次に洗浄された後乾燥されて、生成物が粉末形態で得られる。
【００２１】
しかしながら、構成要素の添加速度、それらの添加時及び添加順序、温度及び反応物濃度はそれほど重要ではなくて、特定の用途のために、生じるＭｎ４＋ドープ発光体の性能を改善するために変えてもよい。
【００２２】
幾つかの実施形態において、最初に溶液が、マンガンの供給源をフッ化水素酸水溶液に溶解することにより形成される。このマンガン溶液が、持続時間の間電流を溶液に通すことにより、最初に電気分解されて、電気分解されたマンガンの溶液を形成する。幾つかの場合に、マンガン溶液の電気分解は、赤褐色溶液を観察することによりマンガンが一般的に同定される３価の状態（Ｍｎ３＋イオン）で得られるまで行った。次に、適当な量のＭの供給源及びＡの供給源を、電気分解されたマンガン溶液と組み合わせて、組み合わされた溶液を形成する。この組み合わされた溶液を、前に記載したように、溶液に電流を通すことにより、さらに電気分解する。
【００２３】
本発明のプロセスで使用される水溶液中におけるフッ化水素酸の濃度は、典型的には、約２０％ｗ／ｗから約７０％ｗ／ｗ、特に約４０％ｗ／ｗから約５５％ｗ／ｗの範囲である。ヘキサフルオロケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）などの他の酸も、所望であれば、溶液に含まれてもよい。
【００２４】
任意選択で、発光体前駆体は、以下の溶液に基づく沈殿反応を含むＢｏｄｅの方法により得ることができる：
２ＫＭｎＯ４＋２ＫＦ＋１０ＨＦ＋３Ｈ２Ｏ２→２Ｋ２ＭｎＦ６（ｓ）＋８Ｈ２Ｏ（ｌ）＋３Ｏ２（ｇ）
この合成プロセスは、ＨＦ水溶液及びＭの供給源を含有する第１の溶液及びＭｎの供給源を含有する第２の溶液を、Ａの供給源の存在下で反応装置に徐々に加えることを含むことができる。反応装置中の生成物の液の体積は、供給溶液が反応装置に加えられるのとおよそ同じ速度で生成物の液を排出することにより平衡レベルに維持される。供給溶液は、少なくとも第１の及び第２の溶液を、排出前又はその最中に、反応装置に加えられてもよい他の溶液と一緒に含む。幾つかの実施形態において、供給溶液は、反応装置が生成物の液を排出せずに平衡体積に満たされている初期の間に、反応装置に加えることもできる。平衡体積は、生成物の液が排出されている間は、一定が保たれる体積であり、反応装置に、５分で、特に３分で、さらに特に２分で、及びさらになお特に１分で加えられる供給溶液の量とほぼ等しい。平衡体積は全供給溶液の合計体積の３５％未満、特に全供給溶液の合計体積の２５％未満、及びさらに特に全供給溶液の合計体積の１５％未満であってもよい。供給溶液の合計量が約１０００ｍｌである実施形態で、平衡体積は、約７０〜２００ｍｌ、特に約１００〜１５０ｍｌの範囲であってもよい。生成物の液の体積は、生成物の液の排出が始まった時から、排出が中止されるまで、又は全ての供給液の添加が完了するか又はさもなければ中止されるまで一定に保たれる。排出が開始された後、排出速度は、全ての供給液の反応装置への添加を合計した速度とほぼ同じであり、生成物の液の体積は排出期間中ほぼ一定に保たれる。本発明の文脈において、「ほぼ一定に保たれる」とは、生成物の液が排出されている期間にわたって、生成物の液の体積が約５０％未満、特に約２０％未満、及びさらに特に約１０％未満しか変動しないことを意味する。
【００２５】
反応時間（例えば、添加及び排出期間の長さ）はそれほど重要ではない。幾つかの実施形態において、それは、約１時間から約２時間の範囲であってもよい。幾つかの実施形態において、供給速度は毎分約１０ｇの生成物を生ずるように設定されてもよい。供給速度、排出速度、及び平衡体積は、反応装置中における生成発光体の滞留時間が、約５秒から約１０分、特に約３０秒から約５分、さらに特に約３０秒から約２分、さらになお特に約１分の範囲にあるように選択されてもよい。
【００２６】
幾つかの実施形態において、反応装置は、ＨＦ、Ａの供給源、Ｍｎ＋４をドープされた発光体の予め形成された粒子、又はそれらの組合せから選択される材料を予め充填されてもよい。発光体生成物の非溶媒又は貧溶媒が、予備充填に含まれてもよい。貧溶媒として適当な材料には、アセトン、酢酸、イソプロパノール、エタノール、メタノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、又はそれらの組合せが含まれる。あるいは、貧溶媒は、供給溶液のいずれかに、又はＭ又はＭｎの供給源を含まない別の供給溶液中に、特にＡの供給源を含み、Ｍ又はＭｎの供給源を含まない供給溶液に含まれてもよい。
【００２７】
合成プロセスは、発光体を創るための１種又は複数の、又は全ての他の合成プロセスと比較して、式Ｉの発光体を調製するために使用される原料の量を減少させることができる。特に、使用されるＨＦなどの毒性材料の量は、バッチプロセスと比較して大きく減少させることができる。ＨＦの量が減少する場合、生成物の液は、バッチプロセスと比較してより高いレベルの原料を含有することができる。多くの実施形態で、生成物の液は、排出の開始後に少なくとも１０％の溶解した固体、特に少なくとも１９％の溶解した固体を含有する。それに加えて、生成物の収率がバッチプロセスと比較してより高くなり得る。例えば、本発明によるプロセスの生成物収率は、８５〜９５％と高くなり得て、それに対して、バッチプロセスによる収率は、典型的には６０％〜７５％の範囲内である。
【００２８】
第１の溶液は、ＨＦ水溶液及びＭの供給源を含む。Ｍの供給源は、Ｓｉを含有し、溶液中で良好な溶解度を有する化合物、例えば、Ｈ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６、Ｒｂ２ＳｉＦ６、Ｃｓ２ＳｉＦ６、ＳｉＯ２又はそれらの組合せ、特にＨ２ＳｉＦ６であってもよい。Ｈ２ＳｉＦ６の使用は有利であり、その理由は、それが水に非常に高い溶解度を有して、不純物としてアルカリ金属元素を含有しないからである。Ｍの供給源は、単一の化合物であっても２種以上の化合物の組合せであってもよい。第１の溶液中におけるＨＦ濃度は、少なくとも２５重量％、特に少なくとも３０重量％、さらに特に少なくとも３５重量％であってもよい。水は、第１の溶液に加えられて、ＨＦの濃度を低下させ、粒子サイズを減少させて、生成物収率を改善することもできる。Ｍの供給源として使用される材料の濃度は、≦２５重量％、特に≦１５重量％であってもよい。
【００２９】
第２の溶液は、Ｍｎの供給源を含み、ＨＦ水溶液も溶媒として含むことができる。Ｍｎの供給源として使用するために適当な材料は、例えば、Ｋ２ＭｎＦ６、ＫＭｎＯ４、Ｋ２ＭｎＣｌ６、ＭｎＦ４、ＭｎＦ３、ＭｎＦ２、ＭｎＯ２、及びそれらの組合せ、特に、Ｋ２ＭｎＦ６を含む。これらの化合物、即ちＭｎの供給源として使用される化合物の濃度は、それほど重要ではなくて、典型的には、溶液中におけるその溶解度により制限される。第２の溶液中のＨＦ濃度は、少なくとも２０重量％、特に少なくとも４０重量％であってもよい。
【００３０】
第１の及び第２の溶液は、Ａの供給源の存在下で生成物の液を攪拌しながら、反応装置に加えられる。使用される原料の量は、過剰のＡの供給源が存在してもよいことを除いて、一般的に所望の組成物に対応する。流速は、調節することができて、Ｍ及びＭｎの供給源は、およそ化学量論比で加えられるが、Ａの供給源は化学量論量より過剰である。多くの実施形態において、Ａの供給源は、約１５０％から３００％モル過剰、特に約１７５％から３００％モル過剰の範囲の量で加えられる。例えば、ＭｎドープＫ２ＳｉＦ６では、必要とされるＫの化学量論量は、１モルのＭｎドープＫ２ＳｉＦ６当たり２モルであり、使用されるＫＦ又はＫＨＦ２の量は、生成物発光体の約３．５モルから約６モルの範囲である。
【００３１】
Ａの供給源は、単一の化合物であることもあり、２種以上の化合物の混合物のこともある。適当な材料には、ＫＦ、ＫＨＦ２、ＫＯＨ、ＫＣｌ、ＫＢｒ、Ｋｌ、ＫＯＣＨ３又はＫ２ＣＯ３、特にＫＦ及びＫＨＦ２、さらに特にＫＨＦ２が含まれる。Ｋ２ＭｎＦ６などのＫを含有するＭｎの供給源は、Ｋ供給源、特にＫＦ又はＫＨＦ２との組合せであってもよい。Ａの供給源は、反応装置の容器中で、第１の溶液及び第２の溶液のいずれか又は両方に、別に加えられる第３の溶液中に、又はこれらの１種又は複数の組合せに存在してもよい。
【００３２】
しかし、これらの合成プロセスは、前駆体を使用して合成された発光体の品質における低下を生ずる許容できないレベルの不純物を含む発光体前駆体六フッ化マンガン酸カリウムを生ずる。不純物のこれらのレベルは、発光体前駆体から形成された発光体の性能を低下させ得る。本明細書に記載される本発明の主題の１つ又は複数の実施形態は、六フッ化マンガン酸カリウムを再結晶することにより望ましくない不純物を除去して、精製された六フッ化マンガン酸カリウムを提供する。本明細書における記載は、フッ化水素酸中に高度に飽和した六フッ化マンガン酸カリウムの溶液を創ることを含む、再結晶のための複数の異なる方法を提供する。飽和／殆ど飽和した溶液を濾過して不溶性不純物を除去した後、溶液の溶解度を劇的に低下させて、溶液から精製された六フッ化マンガン酸カリウムを析出させる。沈殿により、再結晶前に六フッ化マンガン酸カリウムに予め含まれていた可溶性の不純物を含む残余の溶液から六フッ化マンガン酸カリウムが分離される。
【００３３】
再結晶は種々の様式で達成することができる。一例として、再結晶は、フッ化水素酸（ＨＦ）中で、六フッ化マンガン酸カリウム溶液に大過剰のフッ化カリウム（ＫＦ）を加えて六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を減少させることにより達成することができる。再結晶の別の例は、六フッ化マンガン酸カリウムを、上昇した温度で溶液中に飽和させ、次に溶液を急冷して、六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を減少させる（不純物に対して）ことを含む。別の例では、カルボン酸、アルコール又はケトンなどの貧溶媒を、飽和溶液に加えて、六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を減少させることができる。それに加えて又はあるいは、高濃度のフッ化水素酸（例えば７０％）を、六フッ化マンガン酸カリウム溶液に加えることもできて、この溶液中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を、水及び／又は貧溶媒を溶液に加えることにより減少させることもできる。任意選択で、２種以上のこれらの再結晶方法の組合せも使用することができる。
【００３４】
本明細書における記載は、六フッ化マンガン酸カリウムを精製することに重点を置いているが、他の材料も、本明細書に記載される本発明の主題の１つ又は複数の実施形態を使用して精製することができる。例えば、式Ｋ２［Ｍ１−ａＭｎ４＋ａＦ６］により表されて、Ｍは、ＩＶ族の元素のチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及びハフニウム（Ｈｆ）及びＩＶＢ族の元素のケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及びスズ（Ｓｎ）から選択される少なくとも１種であり、ａがゼロより大きく０．２未満の値を有するフッ化カリウム系材料は、本明細書に記載される１つ又は複数の実施形態を使用して、不純物を除去して精製することができる。
【００３５】
図１は、一例により、フッ化水素酸中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度１００を例示する。六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度１００が、横軸１０２に沿ってフッ化水素酸の代表的重量パーセンテージで、縦軸１０４に沿って１００ミリリットルのフッ化水素酸と混合された六フッ化マンガン酸カリウムの代表的なグラムで示されている。図１に示したように、六フッ化マンガン酸カリウムのフッ化水素酸における溶解度１００は、溶液中におけるフッ化水素酸の重量パーセンテージの増大と共に有意に増大する。本明細書に記載される再結晶方法の１つ又は複数の例は、フッ化水素酸中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度１００に依存する。殆ど飽和の六フッ化マンガン酸カリウム／フッ化水素酸溶液を濾過することにより、フッ化水素酸中の溶解度が低い汚染物質（未反応フッ化マンガンを含む）を除去することができる。次に、六フッ化マンガン酸カリウム／フッ化水素酸溶液の溶解度を減少させることにより、六フッ化マンガン酸カリウムを析出させて、残余の溶液から六フッ化マンガン酸カリウムを分離することにより、六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度１００が減少したときにフッ化水素酸に可溶であって、溶液から沈殿しなかった望ましくない汚染物質を、六フッ化マンガン酸カリウムから除去することができる。
【００３６】
図２は、六フッ化マンガン酸カリウムを精製する方法２００の一実施形態のフローチャートを例示する。２０２で、フッ化水素酸中の六フッ化マンガン酸カリウムの溶液が得られる。溶液は、フッ化水素酸中の六フッ化マンガン酸カリウムの濃縮された溶液であってもよい。六フッ化マンガン酸カリウムは、１種又は複数の１３族元素（例えば、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、又はチタン）、１種又は複数の遷移金属（例えば、鉄、銅、クロム、ジルコニウム、ニッケル、バナジウム、白金、コバルト、又はチタン）、又は別の不純物（例えば、バナジウム、リチウム、マグネシウム、又はフッ化水素酸溶液中で六フッ化マンガン酸カリウムと大きく異なる溶解度を有する元素）などの１種又は複数の不純物を含む。この溶液は、フッ化水素酸中に大量の六フッ化マンガン酸カリウムを混合することにより得ることができて、１種又は複数の発光体を創ることに使用されるであろう。
【００３７】
フッ化水素酸中に混合された六フッ化マンガン酸カリウムは、１種又は複数の種々の異なったプロセスを使用して得るか又は創ることができる。一実施形態において、六フッ化マンガン酸カリウムは、六フッ化マンガン酸カリウムを提供するためのＢｏｄｅの方法を使用して形成することができ、方法は、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）、フッ化カリウム（ＫＦ）及び／又はフッ化水素カリウム（ＫＨＦ２）、フッ化水素酸（ＨＦ）、及び過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を反応させて、この反応から六フッ化マンガン酸カリウムを沈殿させることを含む。別の例として、六フッ化マンガン酸カリウムは、フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（ＫＨＦ２）、フッ化マンガン（ＭｎＦ２、ＭｎＦ３、及び／又はＭｎＦ４）、及びフッ素などのフッ素化剤の１種又は複数の組合せを反応させることにより得ることもできる。任意選択で、六フッ化マンガン酸カリウムは、電気分解を使用して六フッ化マンガン酸カリウムを沈殿させることにより得ることもできる。
【００３８】
図３は、精製されるべき量の六フッ化マンガン酸カリウム３００をフッ化水素酸３０２中に混合して濃縮された溶液３０４を形成することを例示する。一実施形態において、六フッ化マンガン酸カリウム３００が混合されて溶液３０４を形成するフッ化水素酸３０２の体積は、六フッ化マンガン酸カリウムの重量（グラムで）の４倍（ミリリットルで）である。あるいは、別の量のフッ化水素酸及び／又は六フッ化マンガン酸カリウムを使用することもできる。一実施形態では、１０グラムの六フッ化マンガン酸カリウムを４０ミリリットルの７０％フッ化水素酸に溶解する（ここで、フッ化水素酸は、フッ化水素酸が混合される水の７０重量％）。
【００３９】
２０４で、濃縮された溶液に不溶性のフッ化マンガンが除去される。例えば、濃縮された溶液３０４は、濾液を得るために、濾紙又は他のフィルターを通して真空濾過されてもよい。この濾過は、二フッ化マンガン（ＭｎＦ２）などの不溶性フッ化マンガンを、濃縮された溶液から除去することができる。２０６で、カリウムを含有する溶液が得られる。この濃縮された溶液は、フッ化水素カリウム（ＫＨＦ２）溶液などのフッ化水素酸中のフッ化カリウム（ＫＦ）の溶液であることもある。図４は、一実施形態による、フッ化水素酸４０４中におけるフッ化水素カリウム４０２の溶液４００の形成を例示する。フッ化水素酸４０４は、４８重量％のフッ化水素酸であってもよい。あるいは、別の濃度のフッ化水素酸が使用されることもある。フッ化水素酸４０４（グラムで）と混合されるフッ化水素カリウム４０２の体積（ミリリットルで）は、１の比であってもよい。例えば、１０グラムのフッ化水素カリウム４０２は、１０ミリリットルの４８重量％フッ化水素酸４０４と混合されてもよい。あるいは、異なる比又は量、例えば、１未満の比、少なくとも０．５の比及び１．５以下、又は別の比などのフッ化水素カリウム４０２及び／又はフッ化水素酸４０４が使用されてもよい。
【００４０】
２０８で、フッ化水素カリウム溶液は、六フッ化マンガン酸カリウムの溶液に混合される。例えば、２０６で得られたフッ化水素カリウム溶液が、２０６で得られた六フッ化マンガン酸カリウム溶液に加えられている間に、２０２で調製された六フッ化マンガン酸カリウム溶液（及び不溶性フッ化マグネシウムが除去された後で）が攪拌されてもよい。
【００４１】
フッ化水素カリウム溶液の六フッ化マンガン酸カリウム溶液への添加により、溶液中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度が減少する。この溶解度の低下により、六フッ化マンガン酸カリウム濾液が、前に六フッ化マンガン酸カリウム中に存在した不純物を含まずに結晶化又は再結晶する。再結晶は、より可溶な不純物が溶液中に残留する間に、六フッ化マンガン酸カリウムが溶液から取り出されることを可能にする。結果として、六フッ化マンガン酸カリウムは、溶液中のより可溶性の不純物から精製される。
【００４２】
２１０で、フッ化水素カリウム及び六フッ化マンガン酸カリウム溶液の組み合わされた溶液が、組み合わされた溶液を濾紙又は他のフィルターに通す真空濾過などにより濾過される。組み合わされた溶液から得られた濾過物は、精製された六フッ化マンガン酸カリウムである。この濾過物は、不純物を含まないか又は六フッ化マンガン酸カリウムに対して有意に減少した量の不純物を有して、２０２で溶液を創るために使用される。２１２で、濾過物は、濾過物をアセトンなどの溶媒に浸漬するか又は沈めることによるなどで洗浄される。一実施形態において、濾過物は、濾過物を沈めるために十分なアセトンで、４部分で又は別々に４回洗浄される。
【００４３】
２１４で、洗浄された濾過物を乾燥する。例えば、濾過物は、真空デシケーターに入れて乾燥してもよい。乾燥された濾過物が、精製された六フッ化マンガン酸カリウムを構成する。この精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、不純物を含まないか、又は２０２で溶液を創るために使用された六フッ化マンガン酸カリウムよりも実質的に少ない不純物を有する。例えば、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、例えばアルミニウムなどを有することもあるが、２０２で溶液を創るために使用された六フッ化マンガン酸カリウムは、この量を超える１３族元素、例えば、少なくとも１３、少なくとも１７、又は少なくとも３６ｐｐｍのアルミニウムを有することもある。任意選択で、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、３ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、例えばアルミニウムなどを有してもよい。
【００４４】
それに加えて又はあるいは、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属の各々、例えばカルシウムなどを有することもあるが、２０２で溶液を創るために使用された六フッ化マンガン酸カリウムは、この量を超えるアルカリ土類金属を有することもある。任意選択で、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、２６０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属の各々、例えばカルシウムなどを有することもできる。
【００４５】
それに加えて又はあるいは、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属の各々、例えば、鉄、銅、クロム、白金、ジルコニウム、ニッケル、バナジウム、コバルト、及び／又はチタンなどを有することができるが、一方、２０２で溶液を創るために使用された六フッ化マンガン酸カリウムは、この量を超える遷移金属を有することもある。任意選択で、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、７ｐｐｍ以下のこれらの１種又は複数の遷移金属の各々を有することができる。
【００４６】
例えば、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、１０ｐｐｍ以下のクロムを有してもよいが、精製前の六フッ化マンガン酸カリウムは、それより多い量のクロムを含むこともある。任意選択で、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、５ｐｐｍ以下のクロムを有してもよい。別の例として、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、４ｐｐｍ以下の銅を有してもよいが、精製前の六フッ化マンガン酸カリウムは、少なくとも１４、少なくとも５４７、又は少なくとも６８０ｐｐｍの銅を含むこともある。任意選択で、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、２ｐｐｍ以下の銅を有することもある。
【００４７】
上で記載された方法２００は、六フッ化マンガン酸カリウムを再結晶することを含む。１種又は複数の追加の又は別の技法が、六フッ化マンガン酸カリウムを溶液から結晶化又は再結晶するために使用され得るが、六フッ化マンガン酸カリウムを精製するための溶液に不純物が残留する。本明細書に記載される技法は、互いに組み合わせて使用することもできる。
【００４８】
一実施形態において、方法２００では、上昇した温度でフッ化水素酸に六フッ化マンガン酸カリウムを混合することにより（例えば、２０２で）、六フッ化マンガン酸カリウムを再結晶して、六フッ化マンガン酸カリウムから不純物を除去する。この上昇した温度は室温を超える温度であり、例えば約７０℃の温度である。この上昇した温度は、６８℃と７２℃の間の温度、６５℃と７５℃の間の温度、又は別の範囲の温度であってもよい。次に、カリウム含有溶液を六フッ化マンガン酸カリウム溶液に添加することに加えて又はその代わりに、六フッ化マンガン酸カリウム溶液を冷却することができる。六フッ化マンガン酸カリウム溶液は、水と氷により形成された浴（例えば、氷浴）に溶液を保持する容器を入れることにより、又は別の方法で、溶液を、約０℃の温度、例えば、−２０℃と２０℃の間の温度、−１０℃と１０℃の間の温度、−５℃と５℃の間の温度、又は六フッ化マンガン酸カリウムがフッ化水素酸に混合された上昇した温度未満の冷たい別の温度に曝すことにより冷却することができる。この温度の低下は、溶液中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を低下させることができて（除去される不純物と比較して）、その結果、溶液が濾過されるときに（例えば、２０８で）、不純物又は不純物の大部分が溶液中に残留することができて、一方、精製された六フッ化マンガン酸カリウムは溶液から取り出される。
【００４９】
それに加えて又はあるいは、方法２００は、貧溶媒を六フッ化マンガン酸カリウム溶液に加えることにより、六フッ化マンガン酸カリウムを再結晶させて、六フッ化マンガン酸カリウムから不純物を除去する。溶液中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を低下させるために、２０２で調製された溶液に貧溶媒を加えてもよく、その結果、六フッ化マンガン酸カリウムは、溶液から濾過されて、不純物は濾過されない（例えば、２０８で）。加えられる貧溶媒は、カルボン酸、ケトン、又はアルコール、又は溶液中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度を低下させる別の材料を含むことができる。
【００５０】
精製された六フッ化マンガン酸カリウムは、次に、六フッ化ケイ酸カリウムなどの１種又は複数の発光体材料を創るために使用することができる。一実施形態において、発光体前駆体は、米国特許第８，２５２，６１３号公報又は米国特許出願公開第２０１５／００５４４００号公報に記載されているように、フッ化水素酸水溶液中で式ＩＩの化合物：
Ａ１ｘ［ＭＦｙ］        （ＩＩ）
（式中、Ａ１は、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、又はそれらの組合せを表し；Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｇｄ、又はそれらの組合せを表し；ｘは、［ＭＦｙ］イオンの電荷の絶対値であり；ｙは、５、６、又は７の値を有する）
の濃縮された溶液で処理することができる。
【００５１】
式ＩＩの化合物は、生成物発光体のためのホスト化合物の少なくともＭＦｙアニオンを含み、式Ｉの化合物のＡ＋カチオンも含むことができる。式ＭｎドープＫ２ＳｉＦ６の生成物発光体のために、式ＩＩの化合物に適当な材料は、Ｈ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６、Ｒｂ２ＳｉＦ６、Ｃｓ２ＳｉＦ６、又はそれらの組合せ、特にＨ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６及びそれらの組合せ、さらに特にＫ２ＳｉＦ６を含む。処理溶液は、フッ化水素酸中の飽和又は殆ど飽和の式ＩＩの化合物である。殆ど飽和の溶液は、飽和溶液に添加された約１〜５％の過剰のＨＦ水溶液を含有する。溶液中におけるＨＦの濃度は、約２５％（ｗｔ／ｖｏｌ）から約７０％（ｗｔ／ｖｏｌ）、特に約４０％（ｗｔ／ｖｏｌ）から約５０％（ｗｔ／ｖｏｌ）の範囲である。濃縮され方が少ない溶液は、発光体の性能の低下を生じ得る。使用される処理溶液の量は、約２〜３０ｍｌ／ｇ生成物、特に約５〜２０ｍｌ／ｇ生成物、さらに特に約５〜１５ｍｌ／ｇ生成物の範囲である。
【００５２】
一実施形態では、発光体を、フッ素を含有する酸化剤と、接触中、約２００℃から約７００℃、特に約３５０℃から約６００℃の範囲、及び幾つかの実施形態では、約２００℃から約７００℃の範囲にある上昇した温度で接触させ得る。任意選択で、温度は、少なくとも１００℃、特に少なくとも２２５℃、及びさらに特に少なくとも３５０℃である。発光体前駆体は、色が安定な発光体に変換されるために十分な時間、酸化剤と接触させる。時間と温度は相互に関係して、一緒に調節することができて、例えば、時間を長くすれば、一方で、温度を下げ、又は温度を上げれば、一方で、時間を短縮する。特定の実施形態において、時間は、少なくとも１時間、特に少なくとも４時間、さらに特に少なくとも６時間、及び最も特に少なくとも８時間である。特定の実施形態では、前駆体を、酸化剤と、少なくとも８時間の間及び少なくとも２５０℃の温度で、例えば、約２５０℃で約４時間及び次に約３５０℃の温度で約４時間接触させる。
【００５３】
フッ素含有酸化剤は、Ｆ２、ＨＦ、ＳＦ６、ＢｒＦ５、ＮＨ４ＨＦ２、ＮＨ４Ｆ、ＫＦ、ＡｌＦ３、ＳｂＦ５、ＣｌＦ３、ＢｒＦ３、ＫｒＦ、ＸｅＦ２、ＸｅＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、ＰｂＦ２、ＺｎＦ２、ＳｎＦ２、ＣｄＦ２又はそれらの組合せであってもよい。特定の実施形態において、フッ素含有酸化剤はＦ２である。雰囲気中における酸化剤の量は、色が安定な発光体を得るために、特に時間及び温度の変動と関係して変えることもできる。フッ素含有酸化剤がＦ２である場合、雰囲気は、少なくとも０．５％のＦ２を含むこともできるが、幾つかの実施形態においてより低い濃度が効果的であることもある。特に、雰囲気は、少なくとも５％のＦ２、さらに特に少なくとも２０％のＦ２を含むこともできる。雰囲気は、それに加えて、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンを、フッ素含有酸化剤との任意の組合せで含むこともできる。特定の実施形態において、雰囲気は約２０％のＦ２及び約８０％の窒素で構成される。
【００５４】
前駆体をフッ素含有酸化剤と接触させる様式は、それほど重要ではなくて、前駆体を、所望の性質を有する色が安定な発光体に変換するために十分な任意のやり方で遂行することができる。幾つかの実施形態において、前駆体の入ったチェンバーにフッ素含有酸化剤を投入して、次に、チェンバーが加熱されるにつれて過圧が進むように密封して、他方では、フッ素及び窒素の混合物を、アニールプロセスの間中流して、より均一な圧を確実にする。幾つかの実施形態において、追加の投入量のフッ素含有酸化剤を、ある期間の後導入してもよい。
【００５５】
発光体は、１種又は複数の溶媒で洗浄してＨＦ及び未反応原料を除去することができる。洗浄溶媒として適当な材料は、酢酸及びアセトン、及びそれらの組合せを含む。
【００５６】
発光体材料は、１種又は複数の種々の照明器具又は照明デバイスに含まれる発光体を形成するために使用される。精製された六フッ化マンガン酸カリウムに基づいて又はそれを使用して創られた発光体は、本明細書に記載される不純物が存在しないので、より高い量子効率を有し及び／又はより長く作動することができる。これらの不純物は、純度のより低い六フッ化マンガン酸カリウムを使用して創られた発光体の量子効率を低下させて及び／又は有用な寿命を減少させ得る。
【００５７】
例えば、発光体は、本明細書に記載されたように精製された六フッ化マンガン酸カリウムを使用して又はそれに基づいて創られた六フッ化ケイ酸カリウムを含むか又はそれから形成され得る。図５は、照明器具５００の一例を例示する。照明器具５００は、半導体に基づく光デバイスが結合した回路ボードなどの基材５０２を含む。半導体に基づく光デバイスは、発光体５０６と放射状に結合した光源５０４を含む。光源５０４は、発光ダイオード又は他のタイプの光源であってもよい。発光体５０６は、精製された六フッ化マンガン酸カリウムから誘導されたか又は創られた材料、例えば本明細書に記載される本発明の主題の１種又は複数の実施形態を使用して精製された六フッ化マンガン酸カリウムから創られた六フッ化ケイ酸カリウムを含むか又はそれから形成することができる。図６は電子デバイス６００の例を示す。電子デバイス６００は、ＬＣＤスクリーン６０２及びＬＥＤ背景光ユニット６０４を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの電子的ディスプレイを表すことができる。背景光ユニット６０４は、上で記載された発光体５０６と放射状に結合した数個のＬＥＤなどの数個の光源６０６を含む。
【００５８】
本明細書に記載される本発明の主題は、六フッ化マンガン酸カリウムに基づく発光体合成のためのより純粋な供給原料を提供する。プロセスは、固体合成からの過剰フッ化カリウム（ＫＦ）、マンガンの他の酸化状態の望ましくない化合物（例えば、Ｋ２ＭｎＦ５、Ｋ２ＭｎＦ７、ＭｎＦ２、ＭｎＦ３その他）、炉又は炉のトレー（例えば、六フッ化マンガン酸カリウムの固体合成で使用された）又は電極（例えば、六フッ化マンガン酸カリウムを合成する電気分解法で使用された）からの金属汚染（白金、銅、又は他の金属）、及び外来性汚染物質又は入ってくる原料中の不純物を含むが、これらに限定されない、六フッ化マンガン酸カリウムの合成からの六フッ化マンガン酸カリウム中に残存する不純物を除去する。六フッ化マンガン酸カリウムの精製は、不純物の除去により、発光体を創るために使用される材料における欠陥又は不備が減少して、非発光エネルギーの損失及び濃度消光の確率が低下することにより、量子効率及び発光体の信頼性の改善を助けるので、発光体の性能を向上させる。
【００５９】
一実施形態において、六フッ化マンガン酸カリウム（Ｋ２ＭｎＦ６）組成物が提供される。組成物は、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む。
【００６０】
一例で、１種又は複数の１３族元素はアルミニウムである。
【００６１】
一例で、１種又は複数の遷移金属は、鉄、銅、クロム、ジルコニウム、ニッケル、白金、バナジウム、コバルト、及び／又はチタンの１種又は複数である。
【００６２】
一例で、１種又は複数の遷移金属は鉄である。
【００６３】
一例で、１種又は複数の遷移金属は白金である。
【００６４】
一例で、１種又は複数の遷移金属は銅であり、六フッ化マンガン酸カリウムは４ｐｐｍ以下の銅を含む。任意選択で、六フッ化マンガン酸カリウムは、２ｐｐｍ以下の銅を含む。
【００６５】
一例で、１種又は複数の遷移金属はクロムであり、六フッ化マンガン酸カリウムは１０ｐｐｍ以下のクロムを含む。任意選択で、六フッ化マンガン酸カリウムは５ｐｐｍ以下のクロムを含む。
【００６６】
一例で、１種又は複数の遷移金属はニッケルであり、六フッ化マンガン酸カリウムは１０ｐｐｍ以下のニッケルを含む。任意選択で、六フッ化マンガン酸カリウムは５ｐｐｍ以下のニッケルを含む。
【００６７】
一例で、１種又は複数の遷移金属はジルコニウムであり、六フッ化マンガン酸カリウムは６ｐｐｍ以下ジルコニウムを含む。任意選択で、六フッ化マンガン酸カリウムは３ｐｐｍ以下のジルコニウムを含む。
【００６８】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウム組成物は、バナジウム、コバルト、チタン、リチウム、及びマグネシウムを含まない。
【００６９】
一実施形態において、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む六フッ化マンガン酸カリウム組成物から形成された発光体を含む照明器具が提供される。
【００７０】
一実施形態において、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む六フッ化マンガン酸カリウム組成物から形成された発光体を含む背景光ユニットが提供される。
【００７１】
一実施形態において、６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、及び／或いは４０ｐｐｍ以下のカルシウムを含む六フッ化マンガン酸カリウム組成物から形成された発光体を含む背景光ユニットを含む電子デバイスが提供される。
【００７２】
一実施形態において、方法は、六フッ化マンガン酸カリウム（Ｋ２ＭｎＦ６）及び１種又は複数の不純物を含む第１の溶液を得ること、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を濾過して濾液を形成すること、及び濾液を結晶化させることにより１種又は複数の不純物から六フッ化マンガン酸カリウムを分離することを含む。
【００７３】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物の第１の溶液の濾過は、１種又は複数のフィルターを通して第１の溶液を真空濾過して濾液を形成することを含む。
【００７４】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウムを１種又は複数の不純物から分離することは、濾液を冷却することを含む。
【００７５】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウムを１種又は複数の不純物から分離することは、上昇した温度で濾液を飽和させて、その後濾液を冷却することを含む。
【００７６】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウムを１種又は複数の不純物から分離することは、フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（ＫＨＦ２）の１種又は複数のフッ化水素酸（ＨＦ）中の第２の溶液を濾液に加えること、及び第２の溶液中の濾液を、１種又は複数のフィルターを通して真空濾過することを含む。
【００７７】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウムを１種又は複数の不純物から分離することは、濾液に貧溶媒を加えることを含む。
【００７８】
一例で、貧溶媒は、酢酸又はアセトンの１種又は複数である。
【００７９】
一例で、第１の溶液を得ることは、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物をフッ化水素酸に溶解することを含む。
【００８０】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を得ることは、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）と、フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（ＫＨＦ２）、フッ化水素酸（ＨＦ）、及び過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の１種又は複数とから形成された第３の溶液から、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物を沈殿させることを含む。
【００８１】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を得ることは、フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（ＫＨＦ２）、フッ化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＦ２）、及びフッ素の１種又は複数の組合せを反応させることを含む。
【００８２】
一例で、六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を得ることは、電気分解を使用して六フッ化マンガン酸カリウム及び１種又は複数の不純物を沈殿させることを含む。
【００８３】
他のように定義されない限り、本明細書で使用される技術的及び科学的用語は、この開示が属する技術分野の当業者により共通して理解される同じ意味を有する。本明細書において使用される用語「第１の」、「第２の」等は、いかなる順序、量、又は重要性も意味せず、１つの要素を別の要素から区別するために使用される。用語「ａ」及び「ａｎ」も、量の限定は意味せず、参照された品目の少なくとも１つの存在を意味する。本明細書における、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「を有する」及びそれらの変形の使用は、その後で挙げられる品目及びそれらの等価物、並びに追加の品目を包含することが意味される。用語「接続された」及び「結合した」は、物理的又は機械的接続又は結合に限定されず、直接又は間接を問わず、電気的及び光学的接続又は結合を含むことができる。
【００８４】
さらに、当業者は、異なる実施形態から種々の特徴の互換性を認識するであろう。記載される種々の特徴、並びに各特徴について他の公知の等価物は、この技術分野の当業者により混合されて、追加のシステム及びこの開示の原理による技法を構築するために適合されることが可能である。
【００８５】
特許を請求される装置の別の実施形態の説明において、明確化のために特定の専門用語技が使用されている。本発明は、しかしながら、そのように選択された特定の専門用語に限定されることは意図されない。したがって、各特定の要素は、同様な機能を果たす同様な様式で作動する全ての技術的等価物を含むことが理解されるべきである。
【００８６】
本明細書で記載され及び特許を請求されている種々の非限定的な実施形態は、別々に、組み合わされて、又は特定の用途のために選択的に組み合わされて使用することもできることが注目される。
【００８７】
さらに、非限定的な実施形態の上の種々の特徴の幾つかは、他の記載された特徴の対応する使用なしで利益を得るために使用することもできる。それ故、前述の記載は、本発明の原理、教示及び典型的実施形態を限定するものでなく、それらの単なる例示と考えられるべきである。
【００８８】
以下の実施態様の限定は、機能を加えた手段の体裁では書かれておらず、そのような実施態様の限定が、「のための手段」という語句に続いてさらなる構造の機能の空隙の言明を明示的に使用していない限り及びそれまで、米国特許法第１１２条に基づいて解釈されることは意図されていない。
【００８９】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
６ｐｐｍ以下の１種又は複数の１３族元素の各々、
５２０ｐｐｍ以下の１種又は複数のアルカリ土類金属、
１４ｐｐｍ以下の１種又は複数の遷移金属、或いは
４０ｐｐｍ以下のカルシウム
の１種又は複数を含む六フッ化マンガン酸カリウム（３００）（Ｋ２ＭｎＦ６）組成物。
［実施態様２］
１種又は複数の１３族元素がアルミニウムである、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様３］
１種又は複数の遷移金属が、鉄、銅、クロム、白金、ジルコニウム、ニッケル、バナジウム、コバルト、又はチタンの１種又は複数である、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様４］
１種又は複数の遷移金属が鉄である、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様５］
１種又は複数の遷移金属が白金である、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様６］
１種又は複数の遷移金属が銅であり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が４ｐｐｍ以下の銅を含む、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様７］
１種又は複数の遷移金属がクロムであり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が１０ｐｐｍ以下のクロムを含む、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様８］
１種又は複数の遷移金属がニッケルであり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が１０ｐｐｍ以下のニッケルを含む、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様９］
１種又は複数の遷移金属がジルコニウムであり、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）が６ｐｐｍ以下のジルコニウムを含む、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様１０］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）組成物は、バナジウム、コバルト、チタン、リチウム、及びマグネシウムを含まない、実施態様１に記載の組成物。
［実施態様１１］
実施態様１に記載の六フッ化マンガン酸カリウム（３００）組成物から形成された又は誘導された発光体（５０６）を含む照明器具（５００）。
［実施態様１２］
実施態様１に記載の六フッ化マンガン酸カリウム（３００）組成物から形成された又は誘導された発光体（５０６）を含む背景光ユニット（６０４）。
［実施態様１３］
実施態様１に記載の六フッ化マンガン酸カリウム（３００）組成物から形成された又は誘導された発光体（５０６）を含む背景光ユニット（６０４）を含む電子デバイス（６００）。
［実施態様１４］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）（Ｋ２ＭｎＦ６）及び１種又は複数の不純物を含む第１の溶液を得ること；
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を濾過して濾液を形成すること；並びに
濾液を結晶化させることにより、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）を、１種又は複数の不純物から分離すること
を含む方法。
［実施態様１５］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物の第１の溶液の濾過が、１種又は複数のフィルターを通して第１の溶液を真空濾過して濾液を形成することを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１６］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）を１種又は複数の不純物から分離することが、濾液を冷却することを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１７］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）を１種又は複数の不純物から分離することが、上昇した温度で濾液を飽和させて、その後濾液を冷却することを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１８］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）を１種又は複数の不純物から分離することが：
フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（４０２）（ＫＨＦ２）の１種又は複数のフッ化水素酸（３０２、４０４）中の第２の溶液を濾液に加えること；及び
第２の溶液中の濾液を、１種又は複数のフィルターに通して真空濾過すること
を含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１９］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）を１種又は複数の不純物から分離することが、貧溶媒を濾液に加えることを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様２０］
貧溶媒が、ケトン、カルボン酸、又はアルコールの１種又は複数を含む、実施態様に１９記載の方法。
［実施態様２１］
第１の溶液を得ることが、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物をフッ化水素酸（３０２、４０４）に溶解することを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様２２］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を得ることが、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）と、フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（４０２）（ＫＨＦ２）、フッ化水素酸（３０２、４０４）、及び過酸化水素の１種又は複数とから形成された第３の溶液から、六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物を、沈殿させることを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様２３］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を得ることが、フッ化カリウム（ＫＦ）又はフッ化水素カリウム（４０２）（ＫＨＦ２）、フッ化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＦ２）、及びフッ素の１種又は複数の組合せを反応させることを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様２４］
六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を得ることが、電気分解を使用して六フッ化マンガン酸カリウム（３００）及び１種又は複数の不純物を沈殿させることを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様２５］
式Ａｘ［ＭＦｙ］：Ｍｎ４＋の発光体（５０６）前駆体を得るステップ、
（式中、Ａは、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、又はセシウム（Ｃｓ）の１種又は複数を含み、Ｍは、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、又はガドリニウム（Ｇｄ）の１種又は複数を含み、ｘは、［ＭＦｙ］のイオンの電荷の絶対値の値を有し、及びｙは、少なくとも５の値を有して７以下である）；
発光体（５０６）前駆体及び１種又は複数の不純物を含む第１の溶液を得るステップ；
発光体（５０６）前駆体及び１種又は複数の不純物の第１の溶液を濾過して濾液を形成するステップ；
濾液を結晶化させることにより、発光体（５０６）前駆体を１種又は複数の不純物から分離するステップ；
発光体（５０６）前駆体をフッ素を含有する酸化剤に上昇した温度で曝すステップ；並びに
発光体（５０６）前駆体を１種又は複数の溶媒で洗浄するステップ
を含むステップにより調製された発光体（５０６）を得ることを含む方法。
【符号の説明】
【００９０】
１００  フッ化水素酸中における六フッ化マンガン酸カリウムの溶解度
１０２  横軸
１０４  縦軸
２００  六フッ化マンガン酸カリウムを精製する方法
２０２  フッ化水素酸中の六フッ化マンガン酸カリウムの溶液
２０４  不溶性のフッ化マンガンが除去されるステップ
２０６  カリウムを含有する溶液を得るステップ
２０８  フッ化水素カリウム溶液が六フッ化マンガン酸カリウムの溶液と混合されるステップ
２１０  フッ化水素カリウム及び六フッ化マンガン酸カリウム溶液の組み合わされた溶液を濾過するステップ
２１２  組み合わされた溶液の濾過物を洗浄するステップ
２１４  組み合わされた溶液の洗浄された濾過物を乾燥するステップ
３００  六フッ化マンガン酸カリウム
３０２  フッ化水素酸
３０４  フッ化水素酸３０２の濃縮された溶液
４００  フッ化水素カリウム４０２の溶液
４０２  フッ化水素カリウム
４０４  フッ化水素酸
５００  照明器具
５０２  基材
５０４  光源
５０６  発光体
６００  電子デバイス
６０２  ＬＣＤスクリーン
６０４  ＬＥＤ背景光ユニット
６０６  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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